专利名称：发光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光装置，更具体而言，是涉及一种具有多个凹槽的发光装置。
背景技术：
固态发光元件中的发光二极管元件(Light Emitting Diode ;LED)具有低耗电量、低发热量、操作寿命长、耐撞击、体积小、反应速度快、以及可发出稳定波长的色光等良好光电特性，因此常应用于家电、仪表的指示灯及光电产品等领域。然而，如何去改善发光元件的发光效率在此领域中仍是一项很重要的议题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种发光装置，其包含一基板；一透明导电层，设置于基板上；一半导体窗户层，形成于透明导电层上且具有一平坦表面及多个凹槽，其中每一凹槽具有一侧壁表面；及一发光叠层，形成于半导体窗户层上且包含一第一半导体层、一第二半导体层、一位于第一和第二半导体之间的活性层。此些凹槽中的至少其中一个的侧壁表面相对于平坦表面倾斜，且平坦表面与透明导电层之间的接触电阻小于侧壁表面与透明导电层之间的接触电阻。本发明另提供一种发光装置，其包含一基板；一透明导电层，设置于基板上；一半导体窗户层，形成于透明导电层上且具有一平坦表面及多个凹槽，其中每一凹槽具有一侧壁表面；一欧姆接触层，形成于半导体窗户层与透明导电层之间；及一发光叠层，形成于半导体窗户层上且包含一第一半导体层、一第二半导体层、一位于第一和第二半导体之间的活性层。半导体窗户层与欧姆接触层包含相同材料。
图I为本发明第一实施例的一发光装置的一剖视图2为本发明第二实施例的一发光装置的一剖视图3为本发明第三实施例的一发光装置的一剖视图4A-图4C显示本发明凹槽的俯视图5A-图5G为本发明第二实施例的发光装置的制造方法剖视图。
主要元件符号说明
100、200、300 :发光装置
10:基板
11:反射层
12:透明导电层
13:欧姆接触层
14:半导体窗户层
141 :平坦表面
142:凹槽1421 :侧壁表面1422:凹槽表面15 :发光叠层151 p型半导体层152 :活性层153 n型半导体层16:n 侧电极160、160'、160":打线垫161、161'、161":延伸部17:p 侧电极18 :连结层
具体实施例方式以下实施例将伴随着
本发明的概念，在附图或说明中，相似或相同的部分使用相同的标号，并且在附图中，元件的形状或厚度可扩大或缩小。需特别注意的是，图中未绘示或描述的元件，可以是熟悉此技术的人士所知的形式。图I为本发明第一实施例的一发光装置100的示意图。发光装置100包含一永久基板10、一连结层18、一反射层11、一透明导电层12、一欧姆接触层13、一半导体窗户层14 及一发光叠层15。发光叠层15包含一 P型半导体层151、一 η型半导体层153及一位于ρ 型半导体层151与η型半导体层153之间的活性层152。半导体窗户层14具有一平坦表面 141及多个凹槽142。每一凹槽142具有一侧壁表面1421，相对于平坦表面141倾斜且与之夹一大于90°而小于180°的角度(Θ)。较佳地,角度(Θ )介于110°到160°之间。在本实施例中，凹槽142的剖面为三角形。欧姆接触层13形成于半导体窗户层14与透明导电层12间，且对应于半导体窗户层14的平坦表面141的位置上。欧姆接触层13的表面积与半导体窗户层14的表面积的面积比介于10%至90%。凹槽142具有一深度(H)且凹槽 142的深度与半导体窗户层14的厚度(T)的一深度比介于20%至80%。根据图1，发光装置100还包含一形成于发光叠层15上的η侧电极16、一形成于永久基板10上的P侧电极17。η侧电极16包含一打线垫160及一自打线垫延伸的延伸部 161形成于发光叠层15并对应于凹槽142的位置上。本实施例中，欧姆接触层13实质上与半导体窗户层14为同一材料。此外，欧姆接触层13还包含掺杂物，以与透明导电层12形成欧姆接触。因此，平坦表面141与透明导电层12之间的接触电阻(contact resistance) 小于侧壁表面1421与透明导电层12之间的接触电阻，由此，当一电源供应器连结至η侧电极16与ρ侧电极17时，大部分的电流流经过半导体窗户层14的平坦表面141，而在侧壁表面1421与透明导电层12之间形成一电流阻挡(current blocking)的效应。更者,发自发光叠层15的光会于侧壁表面1421反射且直接脱离发光叠层15的一发光表面，以增加光取出效率(light extraxtion efficiency)。半导体窗户层14的材料包含磷化镓(GaP)、磷化镓铟(InGaP)、砷化镓(GaAs)、砷化铝镓(AlGaAs)、及其组合。掺杂物包含镁、铍、锌、碳、 及其组合。
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图2为本发明第二实施例的一发光装置200的示意图。第二实施例的发光装置200 与第一实施例的发光装置100具有相似的结构，除了凹槽142的剖面为梯形且每一凹槽142 还具有一凹槽表面1422。每一凹槽142的凹槽表面1422实质上与平坦表面141平行。打线垫16(V及延伸部16Γ形成在对应于凹槽表面1422与侧壁表面1421的位置上。选择性地，η侧电极16可仅形成在对应于凹槽表面1422的位置上(图未示)。凹槽表面1422 与透明导电层12之间的接触电阻(contact resistance)实质上等于侧壁表面1421与透明导电层12之间的接触电阻。应注意的是，凹槽142的剖面至少包含一选自下列图形三角形、梯形、及其组合。图3为本发明第三实施例的一发光装置300的示意图。第三实施例的发光装置 300与第一实施例的发光装置100具有相似的结构，除了部分凹槽142的侧壁表面1421并非相对于平坦表面141倾斜。在本实施例中，形成于打线垫160"下方的凹槽142具有实质上垂直于平坦表面141的侧壁表面1421 ;形成于延伸部161"下方的凹槽142具有倾斜于平坦表面141的侧壁表面1421。图4A及图4B为η侧电极16与凹槽142的俯视图。显示于图4Β的凹槽142具有一第一图案，其几何图形与显示于图4Α的η侧电极16相似且形成于η侧电极16的下方。图 4C为另一实施例中的凹槽142的俯视图。在此实施例中，凹槽142还具有一第二图案。第二图案为六角形的镶嵌结构(tesslation of hexagons)。选择性地,于俯视图,第二图案可为圆形；三角形、长方形、或五角形的镶嵌结构(a tessellation of triangle,rectangle, or pentagon)。根据实际需求，η侧电极16的图案可变化,因此凹槽142的第一图案也随着η侧电极16的图案而变化。根据本发明第二实施例，图5Α至图5G揭露发光装置200的制造方法。根据图5Α， η型半导体层153、活性层152、ρ型半导体层151、半导体窗户层14依序成长于一成长基板 20上。根据图5Β，欧姆接触层13成长于半导体窗户层14上。半导体窗户层14具有一介于Iym至IOym的厚度，欧姆接触层13具有一小于2000 A的厚度。另，半导体窗户层14 可施行一掺杂处理以形成欧姆接触层13。根据图5C，实行一蚀刻步骤以移除部分欧姆接触层13，且进一步移除部分半导体窗户层14，由此，形成凹槽142于半导体窗户层14内。根据图通过蒸镀或溅镀方法，透明导电层12形成并顺应(conformal)于欧姆接触层13与半导体窗户层14上。因此，透明导电层12与欧姆接触层13及半导体窗户层14互相接触。 需注意的是，当通过旋转涂布法(spin coating)形成透明导电层12时，凹槽142内会填满透明导电层12。根据图5E，反射层11形成于透明导电层12上。根据图5F，永久基板10通过连接层18接合于反射层11上。根据图5G，通过蚀刻将成长基板20与η型半导体层153 分离。接着，η侧电极16与ρ侧电极17分别形成于η型半导体层153与永久基板10上。 连接层18包含金属或胶材。金属包含金、铟、锡、及其组合。胶材包含苯环丁烯(BCB)、环氧树脂(Epoxy)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、硅胶(SiOx)、氧化铝(Al2O3)、二氧化钛(TiO2)、氮化硅(SiNx)、及其组合。实验结果实验一发光装置具有一显示于图2的结构。AlInP的η型半导体层153、AlGaInP的活性层152及AlInP的ρ型半导体层154依序地成长于GaAs的成长基板20上。GaP的半导体窗户层14具有一 10 μ m的厚度且成长于P型半导体层154上。碳掺杂(carbon-doping)的 GaP的欧姆接触层13通过有机金属化学气相沉积法(MOCVD)成长于半导体窗户层14上。 进行湿式蚀刻以移除部分的欧姆接触层13与半导体窗户层14，由此形成凹槽142。凹槽 142的深度⑶约为2 μ m，且凹槽142的深度与半导体窗户层14的厚度⑴的一深度比例约为20%。ITO的透明导电层12通过蒸镀方法形成于半导体窗户层14上。反射层11为 Ag/Ti/Pt/Au的多层结构且形成于透明导电层12上。硅(Si)永久基板通过金属接合方法接合至反射层11，之后移除GaAs的成长基板20。接着，η侧电极16形成于η型半导体层 153且对应于凹槽142的位置上，并具有一实质上相等于凹槽142的第一图案的图案(参考图4Α)。欧姆接触层13的表面积与半导体窗户层14的表面积的比例约为85%，亦即，凹槽的表面积约为半导体窗户层14的总表面积的15%。实骀二实验二的发光装置与实验一的发光装置具有相似的结构，除了凹槽还具有六角形的第二图案，而η侧电极16并未形成于第二图案的上方(参考图4C)。因此，欧姆接触层 13的表面积与半导体窗户层14的表面积的比例约为80%,亦即，凹槽的表面积约为半导体窗户层14的总表面积的20%。实骀三实验三的发光装置与实验一的发光装置具有相似的结构，除了半导体窗
权利要求
1.一种发光装置，包含基板；透明导电层，设置于该基板上；半导体窗户层，形成于该透明导电层上且具有平坦表面及多个凹槽，其中每一凹槽具有侧壁表面；及发光叠层，形成于该半导体窗户层上且包含第一半导体层、第二半导体层、位于该第一和该第二半导体之间的活性层；其中，该些凹槽中的至少其中一个的侧壁表面相对于该平坦表面倾斜，且该平坦表面与该透明导电层之间的接触电阻小于该侧壁表面与该透明导电层之间的接触电阻。
2.如权利要求I所述的发光装置，还包含欧姆接触层，形成于该半导体窗户层的该平坦表面以与该透明导电层形成欧姆接触。
3.如权利要求2所述的发光装置，其中该半导体窗户层与该欧姆接触层包含相同材料，且该欧姆接触层包含掺杂物半导体层。
4.如权利要求2所述的发光装置，其中该欧姆接触层的表面积与该半导体窗户层的表面积的比例介于10%至90%。
5.如权利要求I所述的发光装置，还包含电极，形成于该发光叠层并对应于该凹槽的位置上，其中该电极具有图案，且该凹槽具有几何图形，相似于该电极的该图案的第一图案。
6.如权利要求5所述的发光装置,其中该每一凹槽还包含凹槽表面,且该凹槽表面与该透明导电层之间的接触电阻实质上等于该侧壁表面与该透明导电层之间的接触电阻。
7.如权利要求5所述的发光装置，其中该凹槽具有第二图案的镶嵌结构。
8.如权利要求2所述的发光装置，其中该欧姆接触层具有一小于2000A的厚度，且该半导体窗户层具有一介于I μ m至10 μ m的厚度。
9.如权利要求I所述的发光装置，其中该凹槽具有一深度，且该凹槽的深度与该半导体窗户层的厚度的一深度比介于20%至80%。
10.一种发光装置，包含基板；透明导电层，设置于该基板上；半导体窗户层，形成于该透明导电层上且具有平坦表面及多个凹槽，其中每一凹槽具有侧壁表面；欧姆接触层，形成于该半导体窗户层与该透明导电层之间 '及发光叠层，形成于该半导体窗户层上且包含第一半导体层、第二半导体层、位于该第一和该第二半导体之间的活性层；其中，该半导体窗户层与该欧姆接触层包含相同材料。
全文摘要
本发明公开一种发光装置，其包含一基板；一透明导电层，设置于基板上；一半导体窗户层，形成于透明导电层上且具有一平坦表面及多个凹槽，其中每一凹槽具有一侧壁表面；及一发光叠层，形成于半导体窗户层上且包含一第一半导体层、一第二半导体层、一位于第一和第二半导体之间的活性层。此些凹槽中的至少其中一个的侧壁表面相对于平坦表面倾斜，且平坦表面与透明导电层之间的接触电阻小于侧壁表面与透明导电层之间的接触电阻。
文档编号H01L33/10GK102593292SQ20121000911
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月12日 优先权日2011年1月12日
发明者徐子杰, 王志贤, 陈世益, 陈怡名, 黄建富 申请人:晶元光电股份有限公司